بخشی از مقاله
چکیده :
فتوگرامتری بردکوتاه در دهه های اخیر در حوزه های مختلفی از علوم همچون صنعت، میراث فرهنگی، پزشکی و عمران، در کاربرد های موفقی مورد استفاده قرار گرفته است. این روش به عنوان ابزاری جهت سنجش تغییر شکل در قطعات صنعتی، مزیت های بسیاری همچون قابلیت اندازهگیری بلادرنگ، سهولت در انجام مشاهدات، قابلیت دستیابی به دقتهای بالا و ایجاد آرشیوی از مشاهدات جهت پردازشهای آتی را دارا می باشد. در این مقاله از فتوگرامتری بردکوتاه برای اندازهگیری بدنه یک اتومبیل قبل و بعد از برخود به مانع جهت تعیین میزان تغییر شکل بر روی آن، استفاده شده است.
برای این کار یک سیستم اندازهگیری در قالب اجزاء اصلی طراحی شبکه و ساختار فنی سیستم، برداشت مشاهدات، سرشکنی و محاسبات، طراحی گردیده است. جهت امکان دستیابی به صحت و دقتهای بالا در جابجایی سنجی، در بخش سرشکنی و محاسبات از متد CPDA که توسط نگارنده معرفی گردیده، در این حوزه استفاده شده است. نتایج نشاندهنده قابلیت این روش در دستیابی به دقت کمتر از 1 میلیمتر در اندازهگیری تغییر شکل بدنه اتومبیل می باشد. همچنین این روش از نظرهزینه، سرعت و سهولت اندازهگیری نسبت به سایر روشها در این حوزه برتری دارد.
-1 مقدمه
استفاده از فتوگرامتری بردکوتاه در کاربرد های صنعتی جهت کنترل کیفیت، مهندسی معکوس، و اندازهگیری های دقیق متداول می باشد .[6] [5] [4] [3] [2] [1] با توجه به قابلیت فتوگرامتری بردکوتاه در دستیابی به دقت های بالا، اندازهگیری های دقیق صنعتی همواره یکی از کاربرد های اصلی این روش بوده است .[7] تعیین دقیق میزان تغییر شکل اجسام موضوعی حساس و پیچیده در زمینه کنترل کیفیت و رفتار جسم در شرایط مختلف میباشد.
بسیاری از قطعات صنعتی و مصنوعات ساخت بشر با توجه به کاربردهایشان باید بتوانند ضربه و فشار های مختلف را تحمل کنند. عملکرد این قطعات در مواجه با چنین استرس هایی به طور مستقیم وابسته به کیفیت طراحی و ساخت آنها می باشد. اینکه یک قطعه صنعتی تا چه اندازه بتواند در محل کاربرد خود عملکرد صحیحی داشته باشد مستلزم این است که آزمایش های بسیاری را جهت تعیین کیفیت گذرانده باشد.
اتومبیل ها یکی از عمومیترین مصنوعات ساخت بشر می باشند که با توجه به حساسیت کاربرد آنها، نیازمند گذراندن تست های مختلف کنترل کیفیت هستند. یکی از این تست ها، تست ضربه می باشد. در این آزمایش اتومبیل در شرایط کنترل شده به مانع طراحی شده برخورد می کند و عملکرد اجزای مختلف آن در اثر این برخورد ارزیابی می گردد. اینکه اتومبیل تا چه حد بتواند در اثر نیروی وارده، مقاومت برشی و خمشی از خود نشان دهد نشانگر کیفیت قطعات ساخته شده اتومبیل می باشد. همچنین بررسی متلاشی شدن قطعات اتصال یافته در اثر وارد شدن ضربه، معیاری برای تعیین کیفیت ساخت اتومبیل است.
روش های مختلفی برای اندازهگیری سازه های صنعتی وجود دارند. استفاده از بازو های مکانیکی [7]، لیزر اسکنر ها [5] و فتوگرامتری بردکوتاه[8] متداولترین این روش ها می باشند. فتوگرامتری تکنیکی برای بدست آوردن اطلاعات در مورد موقعیت، ابعاد و شکل یک شئ به کمک اندازهگیری بر روی تصاویر اشیا، به جای اندازهگیری مستقیم روی آن ها است. فتوگرامتری بردکوتاه شاخه ای از فتوگرامتری است که در آن تصاویر عارضه از نزدیک و یا روی سطح زمین اخذ شده و اندازه شئ و فاصله دوربین از آن در حدود 100 متر و یا کمتر می باشد .[9]
این تکنیک اندازهگیری، روشی غیر مخرب و بدون تماس مستقیم با عارضه است که می تواند اندازهگیری های سه بعدی با هزینه و دشواری ک م را فراهم آورد. جهت اندازهگیری های دقیق در تصاویر، تارگت های فتوگرامتری به آسانی می توانند در موقعیت های جدا از هم روی یک عارضه و روی دیگر موقعیت های مهم قرار داده شده و تصاویر به سرعت و بدون ایجاد اختلال در سایر فعالیت ها اخذ شوند.
فتوگرامتری بردکوتاه به عنوان ابزاری جهت کنترل کیفیت قطعات صنعتی از ویژگی های منحصر به فردی برخوردار است. زمانی که فشار های وارد بر جسم به صورت آنی و لحظه ای اتفاق میافتد، فتوگرامتری بردکوتاه به عنوان تنها ابزاری است که می تواند رفتار جسم را در کسری از ثانیه به صورت بلادرنگ مدلسازی نماید. همچنین پتانسیل این روش در دستیابی به دقتهای بالا و سهولت در اندازهگیری، فتوگرامتری بردکوتاه را به ابزاری مؤثر در این حوزه تبدیل کرده است.
در این مقاله از فتوگرامتری بردکوتاه جهت اندازهگیری بدنه یک اتومبیل قبل و بعد از برخود به مانع برای تعیین میزان تغییر شکل بر روی آن، استفاده شده است. جهت امکان دستیابی به صحت و دقت های بالا در جابجایی سنجی، از متد CPDA1 که توسط نگارنده معرفی گردیده است[10] ، در این حوزه استفاده شده است. در ادامه ابتدا ساختار سیستم فتوگرامتری بردکوتاهِ پیاده سازی شده معرفی می گردد. سپس پیاده سازی ها بر روی اتومبیل قبل و بعد از ضربه توضیح داده شده و نتایج مورد ارزیابی قرار میگیرند.
-2 معرفی سیستم فتوگرامتری بردکوتاه مورد استفاده
کشف تغییرشکل2 به معنی اندازهگیری دقیق تغییرات در شکل، مقیاس، جهت و جابهجایی در یک قطعه صنعتی می باشد. برای اندازهگیری میزان تخریب یک اتومبیل در اثر وارد شدن ضربه به آن با روش فتوگرامتری بردکوتاه، می توان یک سیستم اندازهگیری را مطابق نمودار زیر طراحی کرد.
محاسبات
مطابق شکل 1در مرحله اول ابتدا باید شرایط خاص اتومبیلِ مورد اندازهگیری بررسی و پارامترهای خاص مربوط به آن تعیین گردند. منظور از این پارامترها شرایط غیر قابل تغییری از پروژه است که بر آن اساس باید طراحی های قرار گرفته در مرحله ساختار فنی سیستم - شکل - 1 تعیین تکلیف گردند. سپس ساختار فنی سیستم طراحی و پیاده سازی میگردد؛ انجام مشاهدات در هر اپوک انجام می گیرند و مشاهدات هر دو اپوک با استفاده از متد CPDA به صورت یکجا سرشکن می گردند.
برای نقاطی که در اثر ضربه وارد شده دچار تغییر شکل و جابجایی گردیده اند، 2 سری مختصات قبل و بعد از ضربه محاسبه شده و با مقایسه آنها مقدار جابجایی تعیین می گردد. در طراحی ساختار مجموعه فوق، از اصول طراحی شبکه های فتوگرامتری استفاده شده است که در ادامه جزئیات طراحی اجزاء این سیستم توضیح داده می شود.
